lislesРасчёт и выбор автоматического выключателя по двум главным характеристикам
— о чём говорит номинал автоматов и тип B, C и D
— на чём построена защита автоматического выключателя
— как рассчитать автомат по мощности линии и применяемому кабелю
Эксперт MyFuseBox
Добро пожаловать, если вы уже прочитали про автоматы с десяток сайтов и по-прежнему в поисках ответов. Мы не будем в тысячный раз повторять умные “электрические” термины и сваливать на вас тонну цитат из документации. План у нас простой: зачем нужен автомат мы пропустим и сразу перейдём к пониманию внутреннего устройства, главным характеристикам и подойдём к вопросу правильного выбора и расчёта автоматов. И язык повествования, надеюсь, тоже будет простой. Сформулируем такую задачу: “Что самое важное мне нужно знать об автоматических выключателях, чтобы правильно их выбирать по назначению и подключать?”
Итак, всем известно, что автомат отключает цепь для защиты от большого и разрушительного тока короткого замыкания, но это только половина смысла, ещё автоматический выключатель защищает проводку от недопустимого перегрева. Вот и первый важный момент.
Автомат отключается при перегрузке очень разной величины: это может быть короткое замыкание и очень большой ток, а может быть увеличение номинального тока всего в 2-5 раз и в обоих случаях автомат отключится, но сделает это по-разному.
Устройство автоматических выключателей — 2 типа расцепителя
За срабатывание автомата отвечают два типа так называемых расцепителей: тепловой и электромагнитный, их ещё часто называют тепловая или электромагнитная защита.
Тепловой расцепитель срабатывает от нагревания, т.е. не по факту какого-то измерения, а в результате действия тока — нагрева. Когда ток в сети увеличивается, проводники нагреваются, чем больше ток, тем выше температура. Тепловой расцепитель так устроен, что в определённый момент прогрева он запускает размыкание цепи, это простая физика материалов под действием температуры. Принцип довольно простой и напоминает работу термостата в системе охлаждения автомобилей. Но при всей кажущейся простоте этот механизм выверен, предсказуем и действует в точно заданных диапазонах.
Электромагнитный расцепитель — это по сути электромагнитная катушка, с которой все знакомы. Пошёл ток по катушке — внутри двинулся сердечник и запустил размыкание, вот и вся механика. Опять же, конструкция спроектирована так, чтобы действие происходило в точном соответствии с замыслом по времени срабатывания на конкретный ток.
Принцип работы автоматических выключателей построен именно на этих двух способах обнаружения повышенного тока и размыкания цепи. И обратите внимание, что тепловой расцепитель работает как раз на защиту проводки — если ток повысился, то провода начинают греться и чтобы не довести ситуацию до оплавления и возгорания, автомат превентивно отключается. Ведь именно относительно небольшое, но длительное превышение тока довольно опасно для проводки.
Главные характеристики автоматических выключателей
Теперь ясно как устройство срабатывает, но автоматы же чем-то отличаются друг от друга и подбираются под те или иные нужды именно по этим отличиям. У автоматов есть два самых важных параметра: характеристика срабатывания, она же кривая тока и номинальный ток. Все остальные параметры при выборе вторичны, поэтому мы даже не будем уделять им внимание.
Кривая тока, три типа автоматических выключателей: B, C, D
Упрощённо их называют просто характеристика B, C и D. Они определяют рубежи срабатывания электромагнитного расцепителя — т.е. через сколько секунд при конкретной величине тока автомат отключится. Ещё проще можно сказать в терминах чувствительности к повышенному току: автомат типа B наиболее чувствительный и при превышении номинального тока в несколько раз он ждёт меньше времени, чем автомат типа D. Но для понимания график всё же посмотрим, вот он:
Это график время-токовых характеристик. Кажется (и является) сложным, но суть такая же, как было в школе, вспомните: нам давали какую-то кривую на плоскости с координатами X и Y и было задание найти Y если X равен стольки-то. Это довольно легко — искать соответствия одних координат другим, находя их общую точку на графике. Вот и тут то же самое, только по горизонтальной оси коэффициент превышения тока, а на вертикальной время до отключения в секундах и минутах. Искать какие-то значения вам самостоятельно не требуется, вся база уже описана в документации к автоматам и существуют традиции использования автоматов по назначению.
Чисто для понимания разницы типов вот пример: если ток будет в 5 раз больше номинала автомата, то примерно через 0.1 секунды автомат типа B отключится, а автомат D нет, с ним это произойдёт при превышении в тока уже 10 раз.
Тайминги теплового расцепителя — это очень интересно
Гораздо более интересными являются тайминги срабатывания теплового расцепителя, это верхняя часть графика ВТХ автоматов, приведённого выше. В выборе автоматов вам нужно знать это в первую очередь. Я приведу данные из документации и это также можно высчитать и на графике.
Смотрите, при превышении номинального тока на 13% автомат вообще не отключается (это называется током неотключения), при превышении тока на 45% автомат может не отключаться целый час, а при токе в 2.5 раза выше номинального отключение будет в пределах минуты.
Точности ради надо сказать, что время срабатывания также зависит от температуры окружающей среды, она вносит свою поправку. Например, в зимние морозы, вводной автомат по теории должен дать гораздо больше выделенной мощности =)
Сколько выдерживает автомат?
И какой же вывод из этого? А вот возьмём теперь распространённый автомат с номиналом 16 Ампер, иногда люди думают, лучше взять с запасом, например, 20А, но так можно сделать только хуже. Итак, согласно характеристикам срабатывания, автомат C16 будет пропускать ток 23 А около часа. Если же взять “с запасом” автомат 20А, то он будет час пропускать 29 Ампер, а для медного кабеля 2.5 квадрата максимальный рабочий ток — 25А, перегрев обеспечен. Вот так и получается, что ты покупаешь автомат типа на 20, а он будет терпеть все 30. Приплюсуй сюда кабель потоньше, да с примесью (не по ГОСТ) и конфигурация станет совсем безнадёжной.
Вы когда-нибудь трогали буквально размягчающийся в руках от нагрева провод включённого электрочайника? Согласно кривой ВТХ, наш автомат С16 сможет около минуты держать ток 40 Ампер!
Тут сразу надо сделать отступление о кабеле и сечениях. Очень важно использовать кабель подходящего сечения для соответствующих автоматов. Мы уже писали статью об этом, посмотрите в блоге. Например, для розеток используется кабель 2.5 мм 2 и автомат на 16 Ампер, сами розетки тоже расчитаны на этот ток. Если вы изучите таблицу сечений проводов и какой длительный ток они выдерживают без повреждений, то станет ясно, что 2.5 квадрата меди и автомат 16А — это идеальная связка для розеток: кабель будет выдерживать повышенный ток, но автомат отключит линию именно тогда, когда надо, предотвратив тем самым повреждение проводки (особенно замурованной в тёплой стене). Таким образом, при кратковременных перегрузках отключения не будет, но номинал следует выбирать наименьший подходящий по нагрузке. Кстати, автомат может быть без теплового расцепителя, тогда он защищает систему только от короткого замыкания.
Номинальный ток автомата
Это второй важный параметр, номинал автомата обуславливает своего рода базу и точку отсчёта, до которой происходит обычный режим работы, а после начинается расчёт превышения. Номинал автомата всегда находится в крайне важной связке с кабелем, который он защищает, а я напомню, что защищается прежде всего проводка. Так, если у нас маломощная нагрузка (свет, тёплый пол), то максимальный прогнозируемый ток будет в пределах автомата на 10 Ампер, в отличие от розеток кабель требуется более тонкий (1.5 квадрата) и он будет прекрасно защищён от кратковременной перегрузки данным автоматом.
Резюме по характеристикам автоматов
Две самые важные мы разобрали, а такие вещи как отключающая способность, кол-во полюсов и прочие детали мы пропустим, это уже второстепенное. Обозначение автоматов на корпусе включает букву характеристики и номинальный ток, например: B10, С16, С20. Глядя только на это обозначение уже можно сделать точный вывод об устройстве. Давайте перейдём к подбору.
Расчет и выбор автоматического выключателя
Так как автоматы защищают провода, то прежде всего на выбор влияет место применения. Чтобы правильно выбрать автоматы для дома, надо понимать, это будет старая проводка или вы планируете электромонтаж с нуля? Если модернизируете старую проводку с сохранением проводов, то надо точно знать какие там провода: сечение и металл. Если будет новая проводка, то тут вы просто сразу делаете хорошо.
Если будут новые провода
Когда проводка новая, то проще всего рассчитать автомат по мощности и назначению будущей нагрузки. В электромонтаже существует надёжный сбалансированный подход, которого можно придерживаться:
- все автоматы выбираются с характеристикой С
- для линий освещения выбирают автомат С10 при условии, что он защищает медный кабель сечением 1.5 мм 2
- для обычных розеток — автомат С16 , а кабель 2.5
- для мощных потребителей с отдельной линией (проточный водонагреватель, электроплита) С32 , кабель 6 квадратов
Для расчёта автомата нам полезно понимать максимальную мощность подключаемых устройств, подставим в формулу напряжение сети и номинал автомата и получим максимальную мощность нагрузки для данного автомата: 230В x 16А = 3680 Вт. Когда вы планируете освещение и розетки, вы уже можете представить какие устройства будут включены, как их много и какова вероятность одновременного включения. Если комнат и потребителей много, то в один автомат всё не умещается по току и тогда линии просто делятся на 2 и более контуров со своими автоматическими выключателями, чтобы распределить нагрузку и не перенапрягать проводку.
Мощные потребители
Чтобы выбрать автомат для мощных потребителей, надо его мощность разделить на напряжение. Скажем, есть у нас варочная панель, по паспорту она 7 кВт: 7000/220 = 31.8 А, т.е. автомат С32 . Скорее всего ваша плита почти никогда не будет работать в максимальном режиме на всех нагревателях, но расчёт стоит проводить именно на максимальный случай. Так мы рассчитали автомат по мощности, но это ещё не всё.
Характер работы потребителей может отличаться, существуют такие устройства, у которых кратковременно довольно высокий ток включения, это могут быть приборы с двигателями или даже освещение со специальными стартовыми блоками. Может быть так, что при их включении автомат со средней характеристикой C будет срабатывать. Просчитать это наверняка сложно, но если это серьёзный потребитель, то можно рассмотреть вариант установки автомата типа D. Помните же, он более терпимый к кратковременным всплескам?
Давайте ещё интересный пример: если кто-то думал, что электрический духовой шкаф это такая мощная штука, которая требует автомата С20 или больше, то он ошибался. По паспорту этот девайс редко будет больше чем 3.5 кВт на максималках, что вполне подходит для С16. А если ещё посмотреть, что у духовок обычный шнур с вилкой на конце (такой же как у вашего ПК) то тем более понятно, что в случае какой-то неисправности мы не сможем защитить ни розетку, ни проводку, если поставим автомат больше, чем 16 Ампер.
Если у вас старая проводка
В этом случае знание одной только мощности нам недостаточно, чтобы понять какой автомат ставить для конкретной нагрузки. Тут выбор автоматического выключателя надо делать и по току и исходя из имеющихся проводов: их материала, сечений, состояния изоляции. Например, на освещение может оказаться тонкий алюминиевый провод, тогда стоит смотреть в сторону С8 или С . С алюминием лучше вообще поискать таблицу сечений и предельных токов длительного протекания, тогда вы сможете прикинуть возможную перегрузку конкретного автомата и понять какие будут ощущения у проводов.
Есть ещё один момент со старой проводкой, это вообще-то не касается темы автоматов, но тут будет полезно упомянуть. Старая проводка помимо алюминия ещё и в старой потрескавшейся изоляции, это дело приводит к повышенной фоновой утечке, на которую может срабатывать УЗО. Совершенно не умно будет ставить что-то “помощнее”, чтобы типа не отключалось. Как раз для такой проводки очень опасно ставить не соответствующий автомат, который позволит проводу нагреваться, разрушаться и усиливать утечку.
Краткая сводка-памятка по расчёту автоматов
- автомат не выключается сразу на отсечке своего номинала, а некоторое время держит контакт. Типы B, C, D означают чувствительность или терпеливость автомата
- самый важный диапазон ВТХ с длительным временем нерасцепления — это превышение номинала от 20 до 250%
- в первую очередь важно знать какой кабель автомат будет защищать, а потом мощность нагрузки
- существуют оптимальные связки номиналов автоматов и применяемых сечений кабеля, почитайте статью про сечения
- для расчётов можете использовать стандарт напряжения 220 или 230 Вольт, разница будет, проверьте
Выбрать подходящую чувствительность можно двумя способами:
- Просто использовать автоматы типа C для дома, так делает большинство
- Следовать пояснениям характеристик от производителей автоматов:
- маломощные электроприборы и освещение — B
- приборы с небольшими пусковыми токами — C
- приборы с большими пусковыми токами — D
Схема подключения автоматического выключателя в щите
Чтобы правильно подключить автомат в щитке, вы должны знать об УЗО и дифференциальной защите, в правильном электрощите все линии защищаются и от токов утечки (это УЗО) и от перегрузки и сверхтоков (автоматический выключатели). Эти два устройства друг друга дополняют.
Автоматы собираются в группы, защищаемые устройствами дифф. защиты и вся нагрузка каждого автомата должна получить ноль от нулевого выхода группового УЗО. Автоматы коммутируют фазу, если кто-то вдруг сомневался. Тема дифференциальной защиты довольна большая и вы можете почитать пару статей об этом в нашем блоге. Вот так выглядит подключение автоматов:
Данное изображение — это фрагмент расчёта щита в онлайн калькуляторе MyFuseBox. Сервис выберет автоматы за вас, вам же достаточно создать проект с помещениями и наполнить их нагрузкой из готового списка.
Надеюсь, с автоматами вы разобрались, главные параметры понятны и теперь вы легко сможете подобрать нужные устройства. Успехов!
MyFuseBlog — это сборник статей сервиса по созданию электрощитов MyFuseBox
Тут мы публикуем статьи, которые наши эксперты пишут специально для тех, кто планирует самостоятельно сделать электропроводку и собрать электрощит.
MyFuseBlog © 2022—2024 | Информационный ресурс
https://blog.myfusebox.ru/vibor-avtomatov
